JPH04347805A - カーボンコート光ファイバの融着接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カーボン被覆層を有す
る光ファイバを融着によって接続する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に光ファイバとしては、石英ガラス
系の光ファイバに、合成樹脂等の有機材料による被覆が
施されたものが用いられている。この有機材料による被
覆は、ガラス製の光ファイバに外部環境中の塵、埃ある
いは異物等が衝突して傷が発生し、光ファイバの破断強
度が劣化するのを防ぐためのものである。ところが、こ
の有機材料による被覆では、外部環境中の水蒸気や、さ
らに分子径が小さい水素分子の光ファイバへの拡散を防
止することができない。そして応力環境下の光ファイバ
に水分が付着すると、疲労現象が生じ、経時的に機械的
強度が低下する。また光ファイバのガラス中に水素が拡
散することによって、水素分子の分子振動に起因する吸
収損失が増大したり、また光ファイバ中にドープ剤とし
て含有されているＰ２Ｏ５、ＧｅＯ２、Ｂ２Ｏ３等と反
応してＯＨ基が生成され、このＯＨ基に起因する吸収損
失が増大したりするという問題があった。

【０００３】これらを防ぐために、図３に示すようにコ
ア１ａおよびクラッド１ｂからなる石英ガラス系光ファ
イバ１の表面にカーボン被覆層２を形成し、さらにその
上に有機材料による樹脂被覆層３を形成したカーボンコ
ート光ファイバ４が提案されている。そして光ファイバ
１の周上のカーボン被覆層２は一般に化学的気相成長法
（ＣＶＤ法）により形成される。

【０００４】また光通信の長距離伝送の要求に伴い、長
大な光ファイバが不可決となっているが、光ファイバの
長さは有限であるため、これを敷設する場合には、有限
の長さの光ファイバを接続して用いなければならない。 この接続方法としては、コネクタ方式、融着接続等種々
の方法があるが、一般に永久接続法として、光ファイバ
の端面同士を突き合わせてアーク放電等により溶融して
接続する融着接続法が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この融
着接続法をカーボンコート光ファイバ４に適用する場合
には、このカーボンコート光ファイバ４端部の樹脂被覆
層３を除去し、その端部同士を突き合わせてアーク放電
により融着するが、この放電によって加熱される過程で
カーボン被覆層２が燃焼、消失し、融着接続部の光ファ
イバ１が露出された状態となる。このようにカーボン被
覆層２が燃焼されて、露出された光ファイバ１は充分に
加熱されているため、外部環境中の水分が付着し易くな
る。そして光ファイバ１に水が付着したり、水素雰囲気
下に曝されたりすると、接続部の破断強度が低下する、
あるいは伝送損失が増大する等の恐れがあった。

【０００６】そこで、カーボンコート光ファイバ４の融
着接続部に熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、あるいはカ
ーボン含有ガス火炎法等により、カーボンの再被覆層を
形成する方法が提案されている。しかしながら、融着接
続部に５ｍｍ程度の幅でカーボンの再被覆層を形成する
ことは困難であり、また、この再被覆層形成時に融着接
続部周辺のカーボン被覆層２が変質したり、光ファイバ
１がダメージを受けたりするという不都合があった。

【０００７】この発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、融着によるカーボンコート光ファイバ４のカーボン
被覆層に対する悪影響を防止し、破断強度を悪化させる
ことなくこれを接続することができるカーボンコート光
ファイバ４の融着接続方法を提供するこを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明のカーボンコー
ト光ファイバ４の融着接続方法は、カーボンコート光フ
ァイバの端部の樹脂被覆層を除去し、該カーボンコート
光ファイバの端面を互いに突き合わせ、これらを融着に
よって接続させた後、酸素濃度が０．５容積％以下の不
活性ガス雰囲気下で、少なくとも該融着によってカーボ
ン被覆層が燃焼し、光ファイバが露出した上記カーボン
コート光ファイバの接続部に、カーボン含有被覆原料ガ
スを接触させるとともに該接続部を加熱することによっ
て、該接続部の周上にカーボンの再被覆層を形成するこ
とを前記課題の解決手段とした。

【０００９】ここで、酸素濃度を０．５容積％以下と規
定したのは、酸素濃度が０．５容積％より大きい場合に
は、再被覆層形成時に被覆原料ガスが燃焼するので、こ
れを防止するためである。また、上記不活性ガスとして
は、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ等を使用することができる。また
上記被覆原料ガスとしては、アセチレン、エチレン、ベ
ンゼン、プロパン等の炭化水素化合物、あるいはジクロ
ロエタン、トリクロロエタン等の塩素を含有する炭化水
素化合物、およびこれの混合物等のカーボン含有化合物
ガスが用いられる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明を詳しく説明する。図１は本
発明のカーボンコート光ファイバ４の融着接続方法を実
施するために好適に用いられる装置の一例を示した概略
構成図で、図２はその外観図である。

【００１１】この装置は、放電電極５，５およびＶ溝（
図示せず）によって構成される放電部と、この放電部を
内部に収容するとともに、その内部を気密状態に保つこ
とができるように形成された覆い７とで概略構成されて
いる。上記放電電極５，５にはこれに続いて、互いに対
向する一対の放電電極棒６，６が形成され、また上記Ｖ
溝は２本のカーボンコート光ファイバ４をそれぞれ保持
し、これらを軸合わせするものであって、上記放電電極
棒６，６は、このＶ溝部に固定された２本の光ファイバ
４の長手方向に垂直に配置されている。また上記覆い７
は、不活性ガス導入管８、被覆原料ガス導入管１０およ
び排気管１２が設けられ、アクリル樹脂等で形成される
。そして、この不活性ガス導入管８を通して、覆い７の
外部に設けられた不活性ガスボンベ９から不活性ガスが
覆い７の内部に導入され、また、被覆原料ガス導入管１
０を通して、覆い７の外部に設けられた被覆原料ガス制
御装置１１にて、濃度および流量が制御された被覆原料
ガスが覆い７の内部に導入される。そしてこの被覆原料
ガス導入管１０には導入バルブが、また上記排気管１２
には排気バルブがそれぞれ備えられ、これによって被覆
原料ガスの導入、および排気の操作が行われる。さらに
この覆い７の任意の位置に酸素濃度測定用管１３が形成
されており、これに酸素濃度計を接続することによって
、覆い７内部の酸素濃度を測定することができる。

【００１２】このような装置を用いたカーボンコート光
ファイバ４の融着接続は、以下のようにして行われる。 ここで用いられるカーボンコート光ファイバ４は石英ガ
ラス系光ファイバ１の周上にカーボン被覆層２が形成さ
れ、さらにその周上に樹脂被覆層３が形成されたもので
ある。まず、このカーボンコート光ファイバ４を周知の
方法で、所望の長さに切断する。次いで、カーボンコー
ト光ファイバ４の端部をジクロロメタン溶液に浸漬させ
て、この部分の樹脂被覆層３を除去する。端部の樹脂被
覆層３が除去された２本のカーボンコート光ファイバ４
を、その端面を突き合わせた状態でＶ溝部に固定させ、
対向する放電電極棒６，６の先端がこのカーボンコート
光ファイバ４の突き合わせ部の近傍に位置するようにこ
の放電電極棒６，６を配置する。次いで放電電極５，５
に電圧を印加して、放電電極棒６，６より放電を行い、
カーボンコート光ファイバ４の融着接続を行う。

【００１３】次いで融着接続を施したカーボンコート光
ファイバ４の融着接続部にカーボンによる再被覆層を形
成する。まず、被覆原料ガス導入管１０の導入バルブを
閉じ、一方排気管１２の排気バルブを開けた状態にして
、覆い７内に不活性ガス導入管８より不活性ガスを導入
して、覆い７内の酸素濃度を０．５容積％以下にする。 この時、覆い７内の酸素濃度を測定、確認する。次いで
、制御装置１１にて被覆原料ガスの濃度および流量を制
御するとともに、被覆原料ガス導入管１０の導入バルブ
を開いて、覆い７内に被覆原料ガスを導入する。次いで
、不活性ガスの導入を止め、放電電極５，５に再び電圧
を印加して放電電極棒６，６より放電を行う。この放電
により接続部を再加熱することによって、この接続部に
原料ガスが熱分解された炭素によるカーボン再被覆層が
形成される。さらに、これらの操作によって熱分解され
た被覆原料ガスを排気管１２より排出する。

【００１４】あるいは不活性ガスを融着接続を行う以前
に導入して、この不活性ガス環境下で融着接続を行うこ
ともできる。また、被覆原料ガスは、上記の例のように
覆い７内全体に導入することも、あるいは接続部の近傍
に細管を設けてこの細管より接続部表面に被覆原料ガス
を導入することもできる。

【００１５】（実施例１）上記の装置を用いてカーボン
コート光ファイバ４の融着接続を行った。ここで不活性
ガスとしてアルゴンガスを用い、被覆原料ガスとしてア
セチレンガスを用いた。またカーボンコート光ファイバ
４として、外径が１２５μｍの光ファイバ１の周上に、
厚さが０．０５μｍのカーボン被覆層２を形成し、さら
にその周上にＵＶ硬化型ウレタンアクリレート樹脂被覆
層３を形成して得られた外径２５０μｍのものを用いた
。

【００１６】まず、カーボンコート光ファイバ４をファ
イバカッターで切断し、その端部をジクロロメタン溶液
に浸漬させることによって、端面より１．５ｃｍにわた
って樹脂被覆層３を除去した。このようにして端部の樹
脂被覆層３が除去され、カーボン被覆層２が露出された
２本のカーボンコート光ファイバ４をそれぞれＶ溝に固
定した後、放電電極５，５に電圧を印加して放電を行い
、カーボンコート光ファイバ４の融着接続を行った。

【００１７】融着接続終了後、被覆原料ガス導入管１０
の導入バルブを閉じ、一方、排気管１２の排気バルブを
開けた状態にして、ガスボンベ９から不活性ガス導入管
８を通して覆い７内にアルゴンガスを導入した。この時
アルゴンガスの圧力は２ｋｇ／ｃｍ２、流量は５００ｃ
ｃ／ｍｉｎとした。覆い７内の酸素濃度を測定し、その
酸素濃度が０．５％以下になったことを確認した後、被
覆原料ガス導入管１０のバルブを開けて、制御装置１１
においてＮ２ガスによって１５容積％に希釈されたアセ
チレンガスを覆い７内に導入した。この時、アセチレン
ガスの流量は２００ｃｃ／ｍｉｎとした。アルゴンガス
の導入を止め、放電電極５，５に電圧を印加して放電を
行った。この放電状態を１分間継続させた後に放電を止
め、その１０秒後に被覆原料ガスの導入を止めた。

【００１８】このようにして、カーボンコート光ファイ
バ４を融着接続により接続することができ、その接続部
には長さ５ｍｍにわたって銀色のカーボン再被覆層が認
められた。

【００１９】（実施例２）実施例１と同様の装置、不活
性ガス、被覆原料ガスおよびカーボンコート光ファイバ
４を用いて融着接続を行った。まず、カーボンコート光
ファイバ４をファイバカッターで切断し、その端部をジ
クロロメタン溶液に浸漬させることによって、端面より
１．５ｃｍにわたって樹脂被覆層３を除去した。このよ
うにして端部の樹脂被覆層３が除去され、カーボン被覆
層２が露出された２本のカーボンコート光ファイバ４を
それぞれＶ溝に固定した。被覆原料ガス導入管１０の導
入バルブを閉じ、一方排気管１２の排気バルブを開けた
状態にして、ガスボンベ９から不活性ガス導入管８を通
して覆い７内にアルゴンガスを導入して、覆い７内の酸
素濃度を０．５容積％に調整した。放電電極５，５に電
圧を引加して放電を行い、カーボンコート光ファイバ４
の融着接続を行った。

【００２０】融着接続終了後、さらにガスボンベ９から
不活性ガス導入管８を通して覆い７内にアルゴンガスを
導入した。この時アルゴンガスの圧力は２ｋｇ／ｃｍ２
、流量は５００ｃｃ／ｍｉｎとした。覆い７内の酸素濃
度を測定し、その酸素濃度が０．５容積％以下になった
ことを確認した後、被覆原料ガス導入管１０のバルブを
開けて、制御装置１１においてＮ２ガスによって１５容
積％に希釈されたアセチレンガスを覆い７内に導入した
。 この時、アセチレンガスの流量は２００ｃｃ／ｍｉｎと
した。アルゴンガスの導入を止め、放電電極５，５に電
圧を印加して放電を行った。この放電状態を１分間継続
させた後に放電を止め、その１０秒後に被覆原料ガスの
導入を止めた。

【００２１】このようにして、カーボンコート光ファイ
バ４を融着接続により接続することができ、その接続部
には長さ５ｍｍにわたって銀色のカーボン再被覆層が認
められた。

【００２２】（実施例３）不活性ガスとしてＮ２ガス、
被覆原料ガスとして１，１，１トリクロロエタンを用い
た以外は実施例１と同様にしてカーボンコート光ファイ
バ４の融着接続を行った結果、カーボンコート光ファイ
バ４を融着接続により接続することができ、その接続部
には長さ５ｍｍにわたって銀色のカーボン再被覆層が認
められた。

【００２３】（比較例）上記装置において覆い７を取り
外して、大気雰囲気下でカーボンコート光ファイバ４の
融着接続を行った。カーボンコート光ファイバ４は実施
例１と同様のものを用いた。まず、カーボンコート光フ
ァイバ４をファイバカッターで切断し、その端部をジク
ロロメタン溶液に浸漬させることによって、端面より１
．５ｃｍにわたって樹脂被覆層３を除去した。このよう
にして端部の樹脂被覆層３が除去され、カーボン被覆層
２が露出された２本のカーボンコート光ファイバ４をそ
れぞれＶ溝に固定した。放電電極５，５に電圧を印加し
て放電を行い、カーボンコート光ファイバ４の融着接続
を行った。

【００２４】このようにして融着接続されたカーボンコ
ート光ファイバ４の接続部において、カーボン被覆層２
が長さ約５ｍｍにわたって燃焼、除去されているのが認
められた。

【００２５】（試験例）さらに、実施例１〜３および比
較例で得られたカーボンコート光ファイバ４の融着接続
部の引張試験を行い、その破断強度を調べた。スパン長
を１００ｍｍ、歪速度を１００ｍｍ／ｍｉｎ、１０ｍｍ
／ｍｉｎ、１ｍｍ／ｍｉｎとして、それぞれカーボンコ
ート光ファイバ１０本に対して引張試験を行った。破断
確率５０％における破断強度および動疲労指数を第１表
に示す。 表中、項目（Ｉ）を歪速度１００ｍｍ／ｍｉｎの破断強
度、（ＩＩ）を歪速度１０ｍｍ／ｍｉｎの破断強度、（
ＩＩＩ）を歪速度１ｍｍ／ｍｉｎの破断強度とし、項目
（ＩＶ）を動疲労指数とした。

【００２６】

【表１】

【００２７】第１表より明らかなように、上記実施例１
〜３によって得られたカーボンコート光ファイバ４は比
較例のものよりも優れた疲労特性を有するものであった
。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明のカーボン
コート光ファイバの融着接続方法は、カーボンコート光
ファイバの端部の樹脂被覆層を除去し、該カーボンコー
ト光ファイバの端面を互いに突き合わせ、これらを融着
によって接続させた後、酸素濃度が０．５容積％以下の
不活性ガス雰囲気下で、少なくとも該融着によってカー
ボン被覆層が燃焼し、光ファイバが露出した上記カーボ
ンコート光ファイバの接続部に、カーボン含有被覆原料
ガスを接触させるとともに該接続部を加熱することによ
って、該接続部の周上にカーボンの再被覆層を形成する
ものである。したがって、融着の際にカーボン被覆層が
燃焼、消失し、接続部において光ファイバが露出するの
を防止することができ、破断強度の低下を招くことなく
カーボンコート光ファイバの融着接続を行うことができ
る。そして光ファイバに水蒸気や水素分子が拡散するこ
とによって機械的強度の低下や吸収損失の増大が生じる
のを防ぐことができる。また、局部的に再被覆層の形成
を行うことができるので、接続部以外のカーボン被覆層
や光ファイバにダメージを与えることがなく、疲労特性
に優れ、かつ融着接続による長尺化が可能なカーボンコ
ート光ファイバを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の融着接続方法に用いられる装置の
一例を示す概略構成図である。

【図２】　　図１に示した装置の外観図である。

【図３】　　カーボンコート光ファイバの斜視図である
。

【符号の説明】

１…光ファイバ、２…カーボン被覆層、３…樹脂被覆層
、４…カーボンコート光ファイバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光ファイバの周上にカーボン被覆層が
   形成され、さらにその周上に樹脂被覆層が形成されたカ
   ーボンコート光ファイバを融着によって接続する方法で
   あって、カーボンコート光ファイバの端部の樹脂被覆層
   を除去し、該カーボンコート光ファイバの端面を互いに
   突き合わせ、これらを融着によって接続させた後、酸素
   濃度が０．５容積％以下の不活性ガス雰囲気下で、少な
   くとも該融着によってカーボン被覆層が燃焼し、光ファ
   イバが露出した上記カーボンコート光ファイバの接続部
   に、カーボン含有被覆原料ガスを接触させるとともに該
   接続部を加熱することによって、該接続部の周上にカー
   ボンの再被覆層を形成することを特徴とするカーボンコ
   ート光ファイバの融着接続方法。